Entwicklung von Kontrollalgorithmen für die Teleoperation von tubulären Kontinuumsrobotern

Kreuer, L J; Lilge, S; Burgner-Kahrs, J
16. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboter-assistierte Chirurgie e.V., pp. 79–84, 2017
Entwicklung von Kontrollalgorithmen für die Teleoperation von tubulären Kontinuumsrobotern

Abstract


Aufgrund ihrer hohen Gewandtheit, flexiblen Struktur und des geringen Durchmessers sind tubuläre Kontinuumsroboter prädestiniert für Einsätze in der minimal invasiven Chirurgie. Während des Eingriffes teleoperiert der Chirurg den Manipulator, wobei die Bewegung über ein Eingabegerät auf den Endeffektor des Roboters übertragen wird. Problematisch sind hierbei das eingeschränkte Sichtfeld des Chirurgen sowie eine fehlende haptische Rückkopplung. Auf bevorstehende Kollisionen, z.B. mit Risikostrukturen, kann der Benutzer somit nur beschränkt reagieren. In dieser Arbeit wurden Kontrollalgorithmen entwickelt, die basierend auf der Methode der Virtual Fixtures dem Anwender eine sichere Teleoperation erleichtern sollen. Der Einsatz von visuellem sowie haptischem Feedback mittels Virtual Fixtures wurde im Rahmen einer Benutzerstudie mit 12 Probanden evaluiert. Anwendungsszenrio war die Navigation eines Kontinuumsroboters durch den transnasalen Zugang in einer Simulationsumgebung. Die Effektivität der implementierten Kontrollalgorithmen konnten sowohl quantitativ als auch qualitativ nachgewiesen werden

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